способ обнаружения источника нейтронного излучения

Формула изобретения

Способ обнаружения источника нейтронного излучения, включающий замедление нейтронов с помощью замедлителя, в качестве которого используют тело оператора, и последующую регистрацию тепловых нейтронов, отличающийся тем, что регистрацию нейтронного излучения производят с помощью группы одинаковых, синхронизированных по времени детекторов, которые перемещают по предварительно разработанным маршрутам, определяют при этом и записывают в память географические координаты расположения детекторов и время регистрации каждого нейтрона каждым детектором, по результатам всех измерений всех детекторов определяют плотность потока нейтронов во всех точках обследуемой местности, делают вывод об обнаружении источника нейтронного излучения, строят карту изолиний плотности потока нейтронов и по совмещению карты с планом местности определяют место расположения источника нейтронного излучения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано для скрытного обнаружения слабых или замаскированных источников нейтронного излучения.

Известен способ обнаружения источников нейтронного и гамма-излучения с помощью прибора радиометрического СРПС2 [1], представляющего собой регистратор импульсов с детектором нейтронного излучения и детектором гамма-излучения.

Способ заключается в замедлении нейтронов в материале замедлителя до тепловых энергий и последующей регистрации тепловых нейтронов с помощью счетчиков тепловых нейтронов на основе Не ³. В качестве замедлителя используется полиэтилен высокого давления.

После включения прибора СРПС2 в течение 80с производится регистрация импульсов фонового излучения и вычисление значения порогового значения для выбранного времени экспозиции (0,5с, 5с, 50с). После перехода прибора в режим регистрации нейтронов за выбранное время экспозиции превышение числа зарегистрированных нейтронов над пороговым значением интерпретируется как факт обнаружения источника нейтронного излучения, и прибор сигнализирует об этом оператору.

Значительные габариты прибора затрудняют его использование в полевых условиях и делают невозможным его скрытное использование.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ обнаружения источников нейтронных полей, описанный в авторском свидетельстве [2]. Способ заключается в замедлении нейтронов в теле оператора и регистрации замедленных и отраженных нейтронов счетчиками тепловых нейтронов. Способ позволяет вести скрытный контроль наличия изделий, узлов или продуктов, содержащих источники нейтронного излучения, при их транспортировке или в местах их размещения.

Тепловые нейтроны регистрируются в течение времени экспозиции, равного 100с. Устройство сигнализации, вызывающее вибрацию специального датчика, закрепленного на руке, срабатывает, если плотность потока нейтронов превышает уровень естественного фона.

Детектор, используемый в способе, выполнен в виде патронташа со счетчиками нейтронов. Детектор крепится на теле оператора ремнем. Оператор со скрытым под верхней одеждой детектором, не привлекая внимания окружающих, может подходить к местам возможного размещения изделий, содержащих источники нейтронного излучения.

Недостатком способа является отсутствие возможности определения места расположения обнаруженного источника нейтронного излучения ввиду практически изотропной чувствительности используемого детектора.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является обеспечение возможности определения места расположения источника нейтронного излучения при одновременном увеличении чувствительности и вероятности правильного обнаружения.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе обнаружения источника нейтронного излучения, включающем замедление с помощью замедлителя, в качестве которого используют тело оператора, и последующую регистрацию тепловых нейтронов, регистрацию нейтронного излучения производят с помощью группы одинаковых, синхронизированных по времени детекторов, которые перемещают по предварительно разработанным маршрутам, при этом определяют и записывают в память географические координаты расположения детекторов и время регистрации каждого нейтрона каждым детектором, по результатам всех измерений всех детекторов определяют плотность потока нейтронов во всех точках обследуемой местности, делают вывод об обнаружении источника нейтронного излучения, строят карту изолиний плотности потока нейтронов и по совмещению карты с планом местности определяют место расположения источника нейтронного излучения.

Способ иллюстрируется чертежом, на котором представлен фрагмент плана местности, совмещенного с картой изолиний плотности потока нейтронов. Принятые обозначения: 1 - изолинии плотности потока нейтронов, связанной с естественным радиационным фоном и наличием источника нейтронов; 2 - место расположения источника нейтронов.

Предлагаемый способ обнаружения источника нейтронного излучения заключается в следующем.

В ходе предварительного анализа территории района (характера застройки, типа почвы, высоты над уровнем моря и т.п.) определяются возможные маршруты продвижения операторов и их численность. Конфигурация района поиска, количество операторов и распределение маршрутов определяются таким образом, чтобы за минимально возможное время обследовать наибольший район предполагаемого размещения источника нейтронного излучения.

Каждый оператор передвигается в соответствии с предписанным ему маршрутом, а детектор, закрепленный на его теле, используемом в качестве замедлителя нейтронов, регистрирует нейтроны фонового излучения и тепловые нейтроны излучения предполагаемого источника. При этом с помощью таймера, встроенного в детектор, определяют время регистрации нейтронов, а при помощи приемника спутниковой навигационной системы определяют географические координаты местоположения детектора. Данные о времени регистрации нейтронов и географических координатах детектора записываются в память и передаются в компьютер для обработки после возвращения операторов с маршрутов.

После сбора информации со всех детекторов производится вычисление плотности потока нейтронов в точках расположения детекторов по формуле:

=N/(t×S),

где - плотность потока нейтронного излучения;

N - число нейтронов, зарегистрированных в окрестности данной точки;

t - время, в течение которого были зарегистрированы эти нейтроны;

S - значение чувствительности детектора к тепловым нейтронам.

В тех точках, где измерения не проводятся, значения плотности потока нейтронов определяются как средние значения по ближайшим известным результатам измерений, а синхронизация детекторов по времени позволяет учесть вклад каждого из детекторов в результаты измерений при пересечениях маршрутов.

По результатам измерений делается вывод об обнаружении источника нейтронного излучения, т.е. подтверждается факт существования области местности, в которой плотность потока нейтронного излучения достоверно превышает плотность потока нейтронного излучения, связанную с естественным радиационным фоном, за значение которой принимается среднее значение плотности потока нейтронов в точках, в которых источник нейтронного излучения заведомо отсутствует.

По всем результатам измерений выполняется построение карты изолиний 1 (линий одинаковых значений) плотности потока нейтронного излучения, которая при совмещении с планом обследуемой местности (см. чертеж) позволяет указать место расположения источника 2 или источников нейтронного излучения, если их несколько. Изолинии плотности потока нейтронного излучения, построенные в масштабе _макс/ _фон, где _макс - максимальная известная плотность потока нейтронов, а _фон - плотность потока нейтронного излучения, связанная с естественным радиационным фоном, наглядно указывают на расположение максимума нейтронного излучения, а значит, место расположения источника нейтронного излучения 2.

Способ принципиально работоспособен и при использовании одного оператора с одним детектором. Однако при этом из-за увеличения времени, необходимого для перемещения детектора по нескольким маршрутам, снижается эффективность и скрытность обнаружения, увеличивается время обнаружения, что не всегда возможно на практике.

Способ реализован на предприятии на основе 18 шт. счетчиков тепловых нейтронов типа СИ14Н, приемника GPS Navigator Garmin Foretrex 201 и персонального компьютера типа Notebook Rover-book Partner E510WH.

В заявленном способе обнаружения источников нейтронного излучения по сравнению с прототипом обеспечивается повышение чувствительности обнаружения и вероятности правильного обнаружения за счет увеличения количества одновременно используемых детекторов нейтронного излучения, следствием чего является возможность использования способа в том случае, когда затруднен либо нежелателен доступ оператора непосредственно к месту расположения слабого или замаскированного источника нейтронного излучения.

Кроме того, в предлагаемом способе отсутствует сигнализация об обнаружении источника нейтронного излучения непосредственно оператору, что приводит к полному отсутствию связи между результатами обследования и характером действий оператора и исключает возможность того, что оператор, получив сигнал об обнаружении источника нейтронного излучения, каким-либо образом выдаст себя и сам будет обнаружен нарушителем.

Таким образом, предлагаемый способ обнаружения источника нейтронного излучения, в сравнении с прототипом, позволяет определять место расположения источника нейтронного излучения и обладает более высокой чувствительностью и вероятностью правильного обнаружения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Каталог приборов для учета и контроля ядерных материалов, изд. 2-е, под ред. Л.Неймотина и В.Свиридовой, М.: ВНИИА, 1999 г., стр.7.426.

2. Авторское свидетельства СССР SU 1839866 А1, кл. G01Т 3/00, 01.03.1980 г., опубликовано 20.06.2006 г., бюллетень № 17.